幕墙材料-铝材

主要用于制作幕墙框架（也称幕墙龙骨）和面材板块的副框。一般来讲，铝合金型材用做玻璃、铝板幕墙的龙骨和副框，钢材则用做石材幕墙的龙骨。

1.铝合金型材

铝是继钢之后当今在建筑业中使用最多的金属结构材料。在建筑业中用铝的主要项目是铝门窗、幕墙。铝材具有良好的材料性能，例如密度较小（2710kg/m3）、强度适宜、化学稳定性好、易于保持清洁、电导率高、辐射性能良好，适合于阳极氧化，而且容易加工。铝通过添加剂诸如镁（Mg）、锰（Mn）、铜（Cu）、硅（Si）和其它一些元素可以很大范围内改变铝的性能，制成多种性能优越的铝合金材料。

1.1 铝合金型材形成的过程

1.1.1铝钒土——纯铝

纯铝是通过两级提炼法从矿石中提取的，第一级提炼法叫作“巴伐利亚提炼法”，此法是用化工程序从铝钒土中提炼出氧化铝粉。每两吨铝钒土可提供一吨氧化铝。第二级叫熔融电解，就是把氧化铝投入高温熔池中融化，并接通电流使它分解为氧和铝。每二吨氧化铝可提取一吨纯铝。纯铝也叫电解铝，其纯度在百分之九十九点五到九十九点八之间，这是冶炼铝的最终产品。

1.1.2纯铝——铝合金型材

程序图（如下图）

1.1.2.1铸造

幕墙型材一般采用6063—T5牌号的铝镁硅合金。其生产工艺是在纯铝锭的溶液中添加所需的化学成份，并连续铸成各种规格的铝合金棒材。

考虑到化学成份对机械性能的影响，有必要把镁和硅的含量比，调整到1.73：1。特别是过剩的镁会降低铝合金材料的强度；过剩的硅有损于铝的挤压性能和电解着色性能，过少的硅将会降低型材的机械性能；含铁成份过多，挤压型材表面会粗糙，会影响氧化膜的光泽，加大着色的色差，必须严格控制铁的含量，使之降到最小范围内；锌、铜含量过高，将对氧化膜外观质量有明显降低，因此在熔铸时调整化学成份就必须严格按要求进行。

1.1.2.2均化处理

均化处理是为了使材料具有良好的机械性能和表面质量（包括着色表面质量）。均化处理的加热温度为560-580℃。最短的保温时间为6小时，冷却速度为200℃/小时以上。

1.1.2.3挤压型材

程序：（如下图）

? 挤压速度：一般挤压实心型材，挤出的型材速度在40/ 分左右，空心型材在20米/分左右。

? 冷却速度：一般是以T5（RCS）来处理，进行强冷，以 100-155℃/分的冷却速度进行冷却，厚度太大时，会使冷却减慢，这时需采用水冷或液氮冷却。但使用水冷会使型材变形，给校正增加困难。

? 人工时效处理：6063铝合金为时效硬化型铝合金，以提

高型材的机械性能为目的，进行人工时效处理，将硬合

金元素Mg2Si固熔体，在170-200℃之间，加热一定时间

后很均匀地析出。工艺参数：180℃—10小时，其中加

热升温2小时。

? 挤压比：即挤压筒直径大小面积与型材断面面积之比，

一般取15-35，型材外轮廓即外圆尺寸应小于挤压筒直

径。

1.1.2.4表面处理

表面处理的作用：

? 提高表面耐腐蚀性能，保持表面光泽不易划伤。

? 使型材表面具有坚固的抗风化性能，保持型材表面的美

观。

? 满足建筑艺术色彩的要求，使建筑长期具有魅力的外

观。

表面处理的方法

a) 阳极氧化：

以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金阳极氧化处理。常用的方法是直流电硫酸阳极氧化法。

工艺过程：表面预处理——阳极氧化——沸水封孔

b) 电解着色：

电解溶液中的金属离子渗到膜孔隙底部还原沉积而使膜层着色的方法，称为电解着色法,也称二次电解法。

工艺过程：表面预处理—直流电硫酸阳极氧化—电解着色—沸水封孔或电泳涂浸。

c) 电泳涂漆：

以阳极氧化（着色）后的制品作为阳极，铝或不锈钢为阴极，置于热固化型丙烯酸透明树脂溶液中，在外电场的作用下，带负电荷的涂料粒子向制品移动，从而在其表面形成一层带有胶粘性的漆膜。

工艺过程：表面预处理—阳极氧化—电解着色—电泳涂漆

d) 粉末喷涂：

把干燥粉状物吸附于金属工件表面，经过200℃左右高温烘干后，粉状物固化成为一定厚度的坚固光亮的涂层。主要成份：环氧树脂、聚氨脂及它们之间的不同组合。

工艺过程：铝型材经过表面预处理，然后在铬酸盐溶液中进行化学氧化；清洗干燥后进入喷粉室，在强电场（40-100KV）中，通过喷枪（0.1-0.8*10pa）将带负电荷的粉末均匀地喷涂在型材表面上，所以能保持长时间粘合并能达到100μm厚。最后在烘干固化室固化，这种涂层抗蚀性、耐热性、硬度都很高，色泽鲜艳、颜色多达几十种，成本较低。

e) 氟碳漆喷涂：

在铝合金基材上喷涂氟碳树脂，并经高温烘干，在铝合金基体表面上形成固化的氟碳漆保护膜，氟碳树脂也就是聚偏二氟乙烯漆，氟碳树脂的化学结构是以氟、碳化学键结合的，这种短键性质的结构至今被认为最稳定、最牢固的结合，因此，氟碳喷涂漆膜在机械性能方面具有优异的耐磨性、抗冲击性，特别是在恶劣气候和环境下更显示出长久的抗褪色性、抗紫外线、抗粉化性及耐化学腐蚀性能，并可制成多种颜色。常用的PVDF树脂主要品牌有kynar500和Hylar5000两种。

工艺过程：氟碳喷涂工艺流程一般要经过表面预处理、多层喷涂、流平、烘烤固化、冷却、检验、卸件等工序。

1.2 型材材质标准

1.2.1规范标准：

根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定：

? 玻璃幕墙采用铝合金材料牌号所对应的化学成份应符合现行国家标准《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190的有关规定，铝合金型材质量应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237中规定，型材尺寸允许偏差应达到高精级或超高精级。

? 玻璃幕墙铝合金型材采用阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂进行表面处理时，应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237规定的质量要求，铝合金型材表面处理层的厚度应满足下表要求：

表面处理方法 膜厚级别 厚度t（um）

（涂层种类） 平均膜厚 局部膜厚

阳极氧化 不低于AA15 t≥15 t≥12

电泳涂漆 阳极氧化膜 B t≥10 t≥8

漆膜 B t≥7

复合膜 B t≥16

粉末喷涂 40≤t≤120

氟碳喷涂 t≥40 t≥34

1.2.2型材的合金牌号、状态及表面处理

表面处理方法

膜厚级别

厚度t（um）

（涂层种类）

平均膜厚

局部膜厚

阳极氧化

不低于AA15

t≥15

t≥12

电泳涂漆

阳极氧化膜

B

t≥10

t≥8

漆膜

B

t≥7

复合膜

B

t≥16

粉末喷涂

40≤t≤120

氟碳喷涂

t≥40

t≥34

合金牌号

供应状态

表 面 处 理 方 式

6063

T5（RCS）、T6（CS）

阳极氧化（银白色）；电解着色；有机着色；阳极氧化加电泳涂装；阳极氧化、电解着色加电泳涂装；粉末喷涂；氟碳漆喷涂

6063A

T5（RCS）、T6（CS）

1.2.3型材尺寸允许偏差等级：

型材尺寸允许偏差等级分为普通级、高精级、超高精级三个等级。

1.2.4型材的化学成分

元素

牌号

状态

Mg

Si

Cu

Cr

Fe

Zn

Ti

Mn

其它

铝

单个

合计

6063

0.45-0.9

0.2-0.6

0.1

0.1

0.35

0.1

0.1

0.1

0.05

0.15

余量量

6063A

0.6-0.9

0.3-0.6

0.1

0.05

0.15-0.35

0.15

0.1

0.15

0.05

0.15

余

1.2.5力学性能

铝合金型材的室温力学性能应符合下表的规定。

合金牌号状

态壁厚(mm)拉伸实验硬度实验抗拉强度σb0.2N/mm2规定非例伸长应力σp0.2N/mm2伸长率δ%试样厚度mmHV不小于6063A

T5

≤10

200

160

5

0.8

65

＞10

190

150

5

0.8

65

T6

≤10

230

190

5

-

-

＞10

220

180

4

-

-

6063

T5

所有

160

110

8

0.8

65

T6

所有

205

180

8

0.8

65

1.2.6表面质量

? 型材表面应清洁，不允许有裂纹、起皮、腐蚀和气泡。

? 型材表面不允许有腐蚀斑点，电灼伤黑斑，氧化膜脱落等缺陷；非装饰面上允许存轻微的着色不均（不均度由供需双方协商），允许距型材端头80mm内局部无膜。

? 型材表面允许有轻微的压抗、碰伤、擦伤和划伤，其允许深度应符合下表规定。

合金状态

允许深度mm

装饰面

非装饰面

T5

≤0.03

≤0.07

T6

≤0.06

≤0.10

1.2.7阳极氧化膜厚度

氧化膜厚度级别应符合下表规定。

级 别

平均膜厚不小于μm

局部膜厚不小于μm

AA10

10

8

AA15

15

12

AA20

20

16

AA25

25

20

1.2.8电泳涂漆复合膜厚度

电泳涂漆复合膜厚度应符合下表规定。

级 别

阳极氧化膜

漆膜

复合膜

平均膜厚μm

局部膜厚μm

局部膜厚μm

局部膜厚μm

A

≥10

≥8

≥12

≥21

B

≥10

≥8

≥7

≥16

1.2.9氟碳漆喷涂膜厚

氟碳漆喷涂膜厚度应符合下表规定。

涂层种类

平均膜厚μm

最小局部膜厚μm

二涂

≥30

≥25

三涂

≥40

≥34

四涂

≥65

≥55

1.2.9型材物理性能：

弹性模量E

线胀系数A

密度

泊松比

MPa

以每摄氏度计

Kg/m3

V

7×10-4

2.35×10-5

2710

0.33

断桥铝门窗

系统门窗品牌

隔热门窗品牌

隔热门窗品牌